<p>Let $\mathbf{G}$ be a connected reductive algebraic group defined over an algebraic closure of the finite field of prime order $p>0$, which we assume to be good for $\mathbf{G}$. We denote by $F : \mathbf{G} \to \mathbf{G}$ a Frobenius endomorphism of $\mathbf{G}$ and by $G$ the corresponding $\mathbb{F}_q$-rational structure. If $\operatorname{Irr}(G)$ denotes the set of ordinary irreducible characters of $G$ then by work of Lusztig and Geck we have a well defined map $\Phi_{\mathbf{G}} : \operatorname{Irr}(G) \to \{F\text{-stable unipotent conjugacy classes of }\mathbf{G}\}$ where $\Phi_{\mathbf{G}}(\chi)$ is the unipotent support of $\chi$.</p> <p>Lusztig has given a classification of the irreducible characters of $G$ and obtained their degrees. In particular he has shown that for each $\chi \in \operatorname{Irr}(G)$ there exists an integer $n_{\chi}$ such that $n_{\chi}\cdot\chi(1)$ is a monic polynomial in $q$. Given a unipotent class $\mathcal{O}$ of $\mathbf{G}$ with representative $u \in \mathbf{G}$ we may define $A_{\mathbf{G}}(u)$ to be the finite quotient group $C_{\mathbf{G}}(u)/C_{\mathbf{G}}(u)^{\circ}$. If the centre $Z(\mathbf{G})$ is connected and $\mathbf{G}/Z(\mathbf{G})$ is simple then Lusztig and H\'zard have independently shown that for each $F$-stable unipotent class $\mathcal$ of $\mathbf$ there exists $\chi \in \operatorname(G)$ such that $\Phi_(\chi)=\mathcal$ and $n_ = |A_(u)|$, (in particular the map $\Phi_$ is surjective).</p> <p>The main result of this thesis extends this result to the case where $\mathbf$ is any simple algebraic group, (hence removing the assumption that $Z(\mathbf)$ is connected). In particular if $\mathbf$ is simple we show that for each $F$-stable unipotent class $\mathcal$ of $\mathbf$ there exists $\chi \in \operatorname(G)$ such that $\Phi_(\chi) = \mathcal$ and $n_ = |A_(u)^F|$ where $u \in \mathcal^F$ is a well-chosen representative. We then apply this result to prove, (for most simple groups), a conjecture of Kawanaka's on generalised Gelfand--Graev representations (GGGRs). Namely that the GGGRs of $G$ form a $\mathbf{Z}$-basis for the $\mathbf{Z}$-module of all unipotently supported class functions of $G$. Finally we obtain an expression for a certain fourth root of unity associated to GGGRs in the case where $\mathbf{G}$ is a symplectic or special orthogonal group.</p>

Cette thèse a pour objet de développer de nouveaux algorithmes pour les groupes de tresses. Un problème important en théorie mathématique des tresses est d'améliorer les algorithmes existants pour résoudre le problème de conjugaison. Nous résolvons complètement ce problème dans le cas du groupe des tresses à quatre brins, en exhibant un algorithme de complexité cubique en terme de la longueur des entrées. La démonstration s'appuie sur deux aspects fondamentaux des groupes de tresses : la structure de groupe de Garside et la structure de groupe de difféotopie. Comme résultat préliminaire, nous développons un algorithme de complexité quadratique capable de classifier les tresses à quatre brins selon leur type de Nielsen-Thurston. Plus généralement, nous étudions ce problème de classification pour un nombre arbitraire de brins. Nous donnons une adaptation des résultats connus de Benardete-Gutiérrez-Nitecki au cadre de la structure de Garside duale. Enfin, à l'aide d'un résultat profond (et non constructif) de Masur-Minsky, nous prouvons l'existence d'un algorithme de complexité polynômiale pour décider le type de Nielsen-Thurston d'une tresse avec un nombre de brins arbitraire.

Étant donné un complexe de groupes, quand peut-on déduire une propriété de son groupe fondamental à partir des propriétés analogues de ses groupes locaux ? Ce problème naturel de géométrie des groupes a fait l'objet de nombreux travaux dans le cas des graphes de groupes et des complexes de groupes finis. Cette thèse se propose de développer des outils géométriques pour étudier le cas des complexes de groupes à courbure négative ou nulle. Nous nous intéressons à des propriétés de nature asymptotique : EZ-structures, hyperbolicité. Ce faisant, nous démontrons un théorème de combinaison pour les groupes hyperboliques qui généralise au complexe de groupes de dimension arbitraire un théorème de Bestvina-Feighn.

This thesis contains four related papers which study different aspects of double constructions for braided Hopf algebras. The main result is a categorical action of a braided version of the Drinfeld center on a Heisenberg analogue, called the Hopf center. Moreover, an application of this action to the representation theory of rational Cherednik algebras is considered. Chapter 1 : In this chapter, the Drinfeld center of a monoidal category is generalized to a class of mixed Drinfeld centers. This gives a unified picture for the Drinfeld center and a natural Heisenberg analogue. Further, there is an action of the former on the latter. This picture is translated to a description in terms of Yetter-Drinfeld and Hopf modules over quasi-bialgebras in a braided monoidal category. Via braided reconstruction theory, intrinsic definitions of braided Drinfeld and Heisenberg doubles are obtained, together with a generalization of the result of Lu (1994) that the Heisenberg double is a 2-cocycle twist of the Drinfeld double for general braided Hopf algebras. Chapter 2 : In this chapter, we present an approach to the definition of multiparameter quantum groups by studying Hopf algebras with triangular decomposition. Classifying all of these Hopf algebras which are of what we call weakly separable type, we obtain a class of pointed Hopf algebras which can be viewed as natural generalizations of multiparameter deformations of universal enveloping algebras of Lie algebras. These Hopf algebras are instances of a new version of braided Drinfeld doubles, which we call asymmetric braided Drinfeld doubles. This is a generalization of an earlier result by Benkart and Witherspoon (2004) who showed that two-parameter quantum groups are Drinfeld doubles. It is possible to recover a Lie algebra from these doubles in the case where the group is free and the parameters are generic. The Lie algebras arising are generated by Lie subalgebras isomorphic to sl2. Chapter 3 : The universal enveloping algebra <i>U</i>(tr_n) of a Lie algebra associated to the classical Yang-Baxter equation was introduced in 2006 by Bartholdi-Enriquez-Etingof-Rains where it was shown to be Koszul. This algebra appears as the A_<i>n</i>-1 case in a general class of braided Hopf algebras in work of Bazlov-Berenstein (2009) for any complex reection group. In this chapter, we show that the algebras corresponding to the series <i>B_n</i> and <i>D_n</i>, which are again universal enveloping algebras, are Koszul. This is done by constructing a PBW-basis for the quadratic dual. We further show how results of Bazlov-Berenstein can be used to produce pairs of adjoint functors between categories of rational Cherednik algebra representations of different rank and type for the classical series of Coxeter groups. Chapter 4 : Quantum groups can be understood as braided Drinfeld doubles over the group algebra of a lattice. The main objects of this chapter are certain braided Drinfeld doubles over the Drinfeld double of an irreducible complex reflection group. We argue that these algebras are analogues of the Drinfeld-Jimbo quantum enveloping algebras in a setting relevant for rational Cherednik algebra. This analogy manifests itself in terms of categorical actions, related to the general Drinfeld-Heisenberg double picture developed in Chapter 2, using embeddings of Bazlov and Berenstein (2009). In particular, this work provides a class of quasitriangular Hopf algebras associated to any complex reflection group which are in some cases finite-dimensional.

In this thesis we study gradings on blocks of group algebras. The motivation to study gradings on blocks of group algebras and their transfer via derived and stable equivalences originates from some of the most important open conjectures in representation theory, such as Broue’s abelian defect group conjecture. This conjecture predicts the existence of derived equivalences between categories of modules. Some attempts to prove Broue’s conjecture by lifting stable equivalences to derived equivalences highlight the importance of understanding the connection between transferring gradings via stable equivalences and transferring gradings via derived equivalences. The main idea that we use is the following. We start with an algebra which can be easily graded, and transfer this grading via derived or stable equivalence to another algebra which is not easily graded. We investigate the properties of the resulting grading. In the first chapter we list the background results that will be used in this thesis. In the second chapter we study gradings on Brauer tree algebras, a class of algebras that contains blocks of group algebras with cyclic defect groups. We show that there is a unique grading up to graded Morita equivalence and rescaling on an arbitrary basic Brauer tree algebra. The third chapter is devoted to the study of gradings on tame blocks of group algebras. We study extensively the class of blocks with dihedral defect groups. We investigate the existence, positivity and tightness of gradings, and we classify all gradings on these blocks up to graded Morita equivalence. The last chapter deals with the problem of transferring gradings via stable equivalences between blocks of group algebras. We demonstrate on three examples how such a transfer via stable equivalences is achieved between Brauer correspondents, where the group in question is a TI group.

Cette thèse a pour objet l'étude des automorphismes des groupes d'Artin à angles droits. Etant donné un graphe simple fini $\Gamma$, le groupe d'Artin à angles droits $G_\Gamma$ associé à $\Gamma$ est le groupe défini par la présentation dont les générateurs sont les sommets de $\Gamma$, et dont les relateurs sont les commutateurs $[v,w]$, où {$v$,$w$} est une paire de sommets adjacents. Le premier chapitre est conçu comme une introduction générale à la théorie des groupes d'Artin à angles droits et de leurs automorphismes. Dans un deuxième chapitre, on démontre que tout sous-groupe sous-normal d'indice une puissance de $p$ d'un groupe d'Artin à angles droits est résiduellement $p$-séparable. Comme application de ce résultat, on montre que tout groupe d'Artin à angles droits est résiduellement séparable dans la classe des groupes nilpotents sans torsion. Une autre application de ce résultat est que le groupe des automorphismes extérieurs d'un groupe d'Artin à angles droits est virtuellement résiduellement $p$-fini. On montre également que le groupe de Torelli d'un groupe d'Artin à angles droits est résiduellement nilpotent sans torsion, et, par suite, résiduellement $p$-fini et bi-ordonnable. Dans un troisième chapitre, on établit une présentation du sous-groupe $Conj(G_\Gamma)$ de $Aut(G_\Gamma)$ formé des automorphismes qui envoient chaque générateur sur un conjugué de lui-même.

Cette thèse est centrée sur l'étude des polytopes hyperboliques, des groupes de réflexions et invariants associes. Soit G un groupe de Coxeter, sous-groupe de Isom Hn. Alors, il existe un domaine fondamental P ⊂ Hn qui est naturellement associe 'a ce groupe G. Le domaine P est un polytope de Coxeter. Réciproquement, chaque polytope de Coxeter P engendre un groupe de Coxeter agissant sur Hn: le groupe engendre par les réflexions par rapport a ses facettes. Ces réflexions forment un ensemble naturel de générateurs pour le groupe G. On peut donc exprimer la série de d'accroissement fS (t) du groupe G par rapport a l'ensemble S. Par un resultat de R. Steinberg, la série d'accroissement associée correspond a la série de Taylor d'une fonction rationnelle. Le taux d'accroissement τ de G est l'inverse du rayon de convergence de cette dernière. Le taux de convergence est un entier algébrique et, par un resultat de J. Milnor, τ > 1. Par un résultat de W. Parry, si G agit sur H2 de fa¸con co-compacte, son taux d'accroissement est un nombre de Salem. Par un résultat de W. Floyd, il existe un lien géométrique entre les taux d'accroissement des groupes de Coxeter cocompacts et ceux des groupes a co-volume fini agissant sur H2. Ce lien correspond a une image géométrique de la convergence d'une suite de nombres de Salem vers un nombre de Pisot. Dans cette thèse, on verra un phénomène analogue en dimension 3. En dimension n ≥ 4, le taux d'accroissement d'un groupe de Coxeter agissant de fa¸con cocompacte sur Hn n'est plus un nombre de Salem, ni un nombre de Pisot. Nous nous intéressons a une classe particulière de groupes de Coxeter est celle des groupes de Coxeter rectangulaires. Dans ce cas, les domaines fondamentaux sont des poly- topes aux angles diedres droits. Concernant la classe de polytopes rectangulaires compacts (respectivement, 'a volume fini, id'eaux) dans H4, on pose les problèmes suivants: - déterminer le volume minimal dans ces familles, - déterminer le nombre minimal de composante combinatoire (facettes, faces, arêtes, sommets) dans ces familles. Dans le cas des polytopes rectangulaires a volume fini, la solution a été donnée par E. Vinberg, L. Potyagailo et par B. Everitt, J. Ratcliffe, S. Tschantz. Pour les polytopes rectangulaires compacts, il existe seulement une conjecture. Dans cette these, nous repondons a ces questions dans le cas des polytopes rectangulaires id'eaux.

L'étude des marches aléatoires fait apparaître des connexions entre leurs propriétés algébriques, géométriques ou encore combinatoires et leurs propriétés stochastiques. Si les marches aléatoires sur les groupes - ou sur des espaces homogènes - fournissent beaucoup d'exemples, il serait appréciable d'obtenir de tels résultats de rigidité sur des structures algébriques plus faibles telles celles de semi-groupoide ou de groupoide. Dans cette thèse il est considéré un exemple de semi-groupoide et un exemple de groupoide, tous les deux sont définis a partir de sous-graphes contraints du graphe de Cayley d'un groupe - le premier graphe est dirige alors que le second ne l'est pas. Pour ce premier exemple, on précise un résultat de Campanino et Petritis (ils ont montre que la marche aléatoire simple était transiente pour cet exemple de graphe dirigé) en déterminant la frontière de Martin associée à cette marche et établissant sa trivialité Dans le second exemple apparaissant dans ce manuscrit, on considère des pavages quasi-périodiques de l'espace euclidien obtenus à l'aide de la méthode de coupe et projection. Nous considérons la marche aléatoire simple le long des arêtes des polytopes constituant le pavage, et nous répondons a la question du type de celle-ci, c'est-à-dire nous déterminons si elle est récurrente ou transiente. Nous montrons ce résultat en établissant des inégalités isopérimétriques Cette stratégie permet d'obtenir des estimées de la vitesse de décroissance du noyau de la chaleur, ce que n'aurait pas permis l'utilisation d'un critère de type Nash-Williams.

Dans de nombreux phénomènes régis par le hasard, le résultat de l'observation provient de la combinaison aléatoire d'événements élémentaires : le gain d'un joueur au jeu de pile ou face est le résultat de parties successives, mélanger un jeu de cartes s'effectue en plusieurs battages consécutifs, l'enchevêtrement d'une molécule d'ADN dans une cellule est le produit, entre autres, de croisements successifs. Ces événements élémentaires ont la particularité d'être réversibles (gagner/perdre au pile ou face, croiser/décroiser des brins d'ADN) et l'aléa régissant leur combinaison possède une certaine indépendance (l'issue d'une partie de pile ou face n'a a priori aucune influence sur la suivante). Un modèle possible pour ces phénomènes consiste à considérer un groupe G, fini ou dénombrable, que l'on munit d'une mesure de probabilité μ. On effectue des tirages successifs d'éléments dans G avec les hypothèses suivantes : les tirages sont indépendants, et, pour chaque tirage, μ(g) est la probabilité de tirer l'élément g. Si g1, g2,...,gn est le résul- tat de n tirages, on forme le produit g1.g2. ... . gn. C'est, par définition, la position à l'instant n de la marche aléatoire sur G de loi μ, et la question est : que peut-on dire du comportement asymptotique de g1.g2. ... .gn lorsque n augmente in- définiment ? La marche aléatoire s'en va-t'elle à l'infini ? Si oui, dans quelle direction ? Et à quelle vitesse ? Mes travaux depuis 2003 sont consacrés, pour l'essentiel, à l'étude du comportement asymptotique des marches aléatoires dans trois familles de groupes infinis, non abéliens et de type fini : les produits libres de groupes finis, les groupes d'Artin diédraux, ainsi que certaines extensions des groupes libres. Ils sont le fruit de collaborations avec Jean Mairesse (CNRS, Paris VI) et François Gautero (Université de Nice). Dans le cas des produits libres de groupes finis, nous décrivons précisément la mesure harmonique pour les marches aléatoires au plus proche voisin dans ces groupes, ce qui permet de calculer la vitesse et l'entropie asymptotique. En particulier, ces quantités dépendent de façon analytique des coefficients de μ. Considérant l'inégalité fondamentale de Yves Guivarc'h entre vitesse, entropie et croissance, nous montrons que les générateurs canoniques des produits libres de groupes finis sont extrémaux au sens de Vershik. Les groupes d'Artin diédraux forment une classe de groupes d'Artin qui généralise le groupe de tresses à trois brins B3 et pour laquelle nous donnons une description précise des géodésiques. La connaissance de la vitesse de fuite des marches aléatoires au plus proche voisin dans le groupe B3 est un premier outil de mesure de la complexité asymptotique d'une tresse aléatoire. Dans ce cas, on montre que la vitesse dépend de façon lipschitzienne mais non différentiable de μ, faisant apparaître certaines transitions de phase. Enfin, en ce qui concerne les extensions du groupe libre, nous montrons que, dans certains cas (comprenant notamment les extensions cycliques) les fonctions μ-harmoniques bornées sont entièrement décrites via le bord du groupe libre sous-jacent. La preuve repose sur l'existence d'actions non triviales de ces groupes sur des arbres réels, couplée à des critères généraux sur les compactifications des groupes développés par Vadim Kaimanovich.

This thesis is concerned with aspects of the model theory of infinite soluble groups. The results proved lie on the border between group theory and model theory: the questions asked are of a model-theoretic nature but the techniques used are mainly group-theoretic in character. We present a characterization of those groups contained in the universal closure of a restricted wreath product U wr G, where U is an abelian group of zero or finite square-free exponent and G is a torsion-free soluble group with a bound on the class of its nilpotent subgroups. For certain choices of G we are able to use this characterization to prove further results about these groups; in particular, results related to the decidability of their universal theories. The latter part of this work consists of a number of independent but related topics. We show that if G is a finitely generated abelian-by-metanilpotent group and H is elementarily equivalent to G then the subgroups gamma_n(G) and gamma_n(H) are elementarily equivalent, as are the quotient groups G/gamma_n(G) and G/gamma_n(H). We go on to consider those groups universally equivalent to F_2(VN_c), where the free groups of the variety V are residually finite p-groups for infinitely many primes p, distinguishing between the cases when c = 1 and when c > 2. Finally, we address some important questions concerning the theories of free groups in product varieties V_k · · ·V_1, where V_i is a nilpotent variety whose free groups are torsion-free; in particular we address questions about the decidability of the elementary and universal theories of such groups. Results mentioned in both of the previous two paragraphs have applications here.